Rolle in der Laborforschung
Phagen haben in der Laborforschung eine wichtige Rolle gespielt. Die ersten untersuchten Phagen waren die Typ 1 (T1) bis Typ 7 (T7) bezeichneten. Die T-Zellen Phagen T2, T4 und T6 wurden als Modellsysteme für die Untersuchung der Virusvermehrung verwendet. 1952 verwendeten Alfred Day Hershey und Martha Chase den T2-Bakteriophagen in einem berühmten Experiment, in dem sie zeigten, dass nur die Nukleinsäuren von Phagenmolekülen für ihre Replikation innerhalb von Bakterien erforderlich waren., Die Ergebnisse des Experiments unterstützten die Theorie, dass DNA das genetische Material ist. Für seine Arbeit mit Bakteriophagen wurde Hershey 1969 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet. Er teilte die Auszeichnung mit den Biologen Salvador Luria und Max Delbrück, deren Experimente mit dem T1-Phagen im Jahr 1943 (Fluktuationstest) zeigten, dass die Phagen-Resistenz bei Bakterien das Produkt spontaner Mutationen und keine direkte Reaktion auf Umweltfaktoren war. Bestimmte Phagen wie Lambda, Mu und M13 werden in der rekombinanten DNA-Technologie verwendet., Die Phage ϕx174 war der erste Organismus, der seine gesamte Nukleotidsequenz bestimmen ließ, eine Leistung, die Frederick Sanger und Kollegen 1977 vollbrachten.
In den 1980er Jahren entwickelte der amerikanische Biochemiker George P. Smith eine Technologie namens Phage Display, die die Erzeugung von Engineered Proteinen ermöglichte. Solche Proteine wurden durch Verschmelzen fremder oder engineered DNA-Fragmente in Phagen-Gen III erzeugt. Gen III kodiert ein Protein, das auf der Phagen-Virion-Oberfläche exprimiert wird. So wurden von Phagen aufgenommene Gen-III-Fusionsproteine auf den Oberflächen von Virionpartikeln angezeigt., Die Forscher könnten dann Antikörper verwenden, die entwickelt wurden, um das fremde Proteinfragment zu erkennen, um Fusionsphagenkulturen zu reinigen, wodurch die fremde Gensequenz für weitere Studien effektiv amplifiziert wird. Der britische Biochemiker Gregory P. Winter verfeinerte anschließend die Phage-Display-Technologie für die Entwicklung menschlicher Antikörperproteine. Solche Proteine könnten verwendet werden, um Krankheiten beim Menschen zu behandeln, bei denen im Vergleich zu früheren therapeutischen Antikörpern, die von Tieren stammen, ein geringeres Risiko besteht, potenziell gefährliche Immunreaktionen auszulösen., Adalimumab (Humira), das zur Behandlung von rheumatoider Arthritis eingesetzt wird, war der erste vollständig menschliche Antikörper, der über Phagen-Display hergestellt wurde und von der US Food and Drug Administration (genehmigt in 2002) zugelassen wurde. Für ihre Entdeckungen im Zusammenhang mit der Phagen-Anzeige erhielten Smith und Winter einen Anteil am Nobelpreis für Chemie 2018.